地理信息系統(tǒng)在城市地下空間規(guī)劃中的應(yīng)用

韓正昌 劉吉雷 王志亮

山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司 山東 濟(jì)南 250000

由于我國推行綠色發(fā)展理念，因此在重大戰(zhàn)略的制定中遵循因地制宜原則。在對城市地下空間進(jìn)行規(guī)劃的過程中，采用地理信息系統(tǒng)對空間整體加以勘測、調(diào)動、配置及方案制定顯得尤為重要[1]。它可以在一定程度上化解空間利用率不足的問題，在源頭上防范因地下空間資源流失而導(dǎo)致規(guī)劃方案失效的現(xiàn)象，并對城市地下空間的不合理使用作出必要的控制，最大限度地提升地域使用權(quán)限。地理信息系統(tǒng)可以輔助資源與規(guī)劃部門的相關(guān)人員制定科學(xué)的土地使用方案，在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對地下空間布局規(guī)劃進(jìn)行明確的信息支撐。如果對地下空間作出規(guī)范性統(tǒng)籌建議，地理信息系統(tǒng)會在技術(shù)層面給予智能化、信息化的支持，進(jìn)而獲得更為全面、客觀、真實(shí)的地下空間規(guī)劃方案。

1 地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵概述

地理信息系統(tǒng)指的是在城市規(guī)范化建設(shè)進(jìn)程中對地形勘探、規(guī)劃建設(shè)、城市升級和改造等環(huán)節(jié)作出精準(zhǔn)預(yù)判的數(shù)據(jù)解構(gòu)系統(tǒng)。在航天技術(shù)已獲得快速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，選擇地理信息系統(tǒng)對城市規(guī)劃作出合理的指導(dǎo)是很有必要的，它可以快速、高效地對實(shí)際空間規(guī)劃問題進(jìn)行重組[2]。地理信息系統(tǒng)的簡稱是GIS系統(tǒng)，它包含著關(guān)鍵的影像存儲、數(shù)據(jù)傳輸、人機(jī)互動流程，需要在認(rèn)真熟悉它的工作原理前提下預(yù)先設(shè)定使用參數(shù)。地理信息系統(tǒng)對地下城市空間規(guī)劃的重要作用主要體現(xiàn)在以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對空間規(guī)劃方案進(jìn)行理性、中肯的設(shè)計(jì)，在充分掌握各類地理要素信息的背景下，依據(jù)審核通過的規(guī)劃方案加以建設(shè)。通常情況下，地理信息系統(tǒng)可以為城市地下空間規(guī)劃部門提供必要的信息和技術(shù)支持，這是它獨(dú)特的優(yōu)勢；但是如何科學(xué)運(yùn)用地理信息系統(tǒng)為規(guī)劃決策部門作出相應(yīng)的輔助是需要仔細(xì)考慮的。對于城市地下空間的空間解構(gòu)是正確應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，應(yīng)遵循空間使用特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，以確保地理信息技術(shù)在探尋城市地下空間的路徑中掌握其內(nèi)在規(guī)律。從長遠(yuǎn)角度來看，地理信息系統(tǒng)的核心技術(shù)有常規(guī)數(shù)據(jù)分析、空間波動分析和核算密度分析等方面，在實(shí)際規(guī)劃過程中要按照當(dāng)?shù)氐木唧w情況作出具體解析。

2 地理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 人機(jī)交互技術(shù)

地理信息技術(shù)中的人機(jī)交互技術(shù)表現(xiàn)為地理勘測人員與計(jì)算機(jī)地理數(shù)據(jù)處理技術(shù)相互融合，具有良好的空間適應(yīng)性和位置適配性。當(dāng)進(jìn)行地理信息收集和匯總的時(shí)候，計(jì)算機(jī)處理技術(shù)會綜合之前提供的各類地理信息對城市地下空間資源的使用狀況進(jìn)行合理解讀，確保所提供的地理信息是準(zhǔn)確和科學(xué)的[3]。人機(jī)交互技術(shù)在一定程度上化解了人力資源不足的局面，是地理信息從業(yè)者的有效輔助形式；在計(jì)算機(jī)的資源數(shù)據(jù)庫中，實(shí)時(shí)地圖搜索數(shù)據(jù)可以幫助使用者全面了解城市地下空間規(guī)劃的布局。依據(jù)網(wǎng)格化管理方式，對地下空間資源進(jìn)行合理規(guī)劃。尤其是在地理信息的解析過程中，人機(jī)交互技術(shù)可以為構(gòu)建準(zhǔn)確的信息網(wǎng)絡(luò)提供豐富的數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)空間規(guī)劃的可行性，同時(shí)也加快了計(jì)算機(jī)信息處理速率。

2.2 多媒體交互技術(shù)

多媒體交互技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)使地理信息系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中以數(shù)據(jù)資源共享和收集地理信息的方式對城市地下空間的合理性作出解讀。它需要由技術(shù)人員對空間規(guī)劃作出方案預(yù)設(shè)，從整體上促進(jìn)地理規(guī)劃的進(jìn)程。在多媒體交互技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，空間規(guī)劃參與者可以以不同形式的規(guī)劃方案對地下空間的使用狀況加以展示，在第一時(shí)間將修改意見向外界進(jìn)行公布[4]。多媒體交互技術(shù)可以依據(jù)空間規(guī)劃方案的實(shí)施情況對具體的空間環(huán)境做出科學(xué)的分析，并積極按照專家學(xué)者的建議對規(guī)劃方案進(jìn)行合理的補(bǔ)充和完善，進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)展示平臺，以高效、便捷的服務(wù)理念對城市地下空間的規(guī)劃作出明確指示。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中包含著重要的地理屬性因素，只有對地形、地塊的構(gòu)造情況作出合理的解讀，才有可能熟練運(yùn)用該技術(shù)對地理空間規(guī)劃作出指導(dǎo)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)處理技術(shù)與地理信息系統(tǒng)配合的表現(xiàn)，它可以將地下空間規(guī)劃工作落實(shí)到位。在虛擬場景的設(shè)定中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會在一定程度上協(xié)助地理信息勘察人員進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)審核，進(jìn)一步促進(jìn)地理信息數(shù)據(jù)的可循環(huán)使用。特別是在二維信息的數(shù)據(jù)識別過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示了獨(dú)特的圖像處理作用，它將地理信息系統(tǒng)有效地加以轉(zhuǎn)化，以較為合理的處理方式幫助城市地下空間資源規(guī)劃體系獲得系統(tǒng)的調(diào)整，也使地理信息收集人員對地理規(guī)劃工作形成正確的認(rèn)識。

2.4 GIS信息技術(shù)

GIS信息技術(shù)是地理信息系統(tǒng)中的重要應(yīng)用技術(shù)，它是geographical information system的簡稱，也被稱為空間分析技術(shù)[5]。GIS信息處理技術(shù)既可以有效地存儲地理屬性信息，也可以快速合成必要的地理信息操作系統(tǒng)，是城市地下空間資源的區(qū)域性綜合信息處理技術(shù)。在該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行全要素?cái)?shù)據(jù)分析，以良好的空間展現(xiàn)形態(tài)對地下空間資源的地理位置進(jìn)行鎖定，使空間預(yù)測與感知水平獲得提升；進(jìn)一步減少了城市地下空間規(guī)劃預(yù)判的失誤。地理學(xué)模型的巧妙使用是GIS信息技術(shù)的外化形式，它可以從始至終協(xié)助空間規(guī)劃者進(jìn)行合理的方案制定和技術(shù)應(yīng)用，以確保地理空間信息的專業(yè)性和準(zhǔn)確性。在未來的數(shù)字化地理信息統(tǒng)籌規(guī)劃時(shí)代，只有強(qiáng)化GIS信息技術(shù)的多樣性和全面性，才有可能真正實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)在地下空間規(guī)劃中的重要作用。

2.5 遙感通信技術(shù)

遙感通信技術(shù)是地理信息系統(tǒng)中不可或缺的應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)?shù)乩砑夹g(shù)工作人員距離勘測地點(diǎn)較為遙遠(yuǎn)的時(shí)候，就需要選用遙感通信技術(shù)對城市地下空間規(guī)劃作出指示。特別是在地下空間中的水資源、土地資源、交通資源等重要方面的調(diào)度，遙感通信技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵的聯(lián)通作用；為尋求城市地下空間的高效利用，相關(guān)從業(yè)人員務(wù)必按照地理信息系統(tǒng)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對城市建設(shè)和規(guī)劃作出明確的遠(yuǎn)程控制，使城市規(guī)劃中的基礎(chǔ)設(shè)施和公共配套設(shè)施具備合理性和科學(xué)性。通信技術(shù)的出現(xiàn)大大縮短了地理空間規(guī)劃的進(jìn)程，進(jìn)一步推動了城市化速度。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為遙感通信技術(shù)作出升級的調(diào)整，目的就是為了強(qiáng)化地理信息系統(tǒng)的可操作性與可視化。

3 地理信息系統(tǒng)在城市地下空間規(guī)劃中的應(yīng)用

3.1 地理信息系統(tǒng)對城市地下空間的規(guī)劃應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)對于城市地下空間的規(guī)劃應(yīng)用主要體現(xiàn)在空間總體性規(guī)劃中，其中含有城市地上空間與地下空間的共建中。在數(shù)據(jù)集中和匯總的過程中，地理信息系統(tǒng)發(fā)揮了功不可沒的作用；首先，在地下空間的專項(xiàng)規(guī)劃中，地理信息系統(tǒng)充分表現(xiàn)出了數(shù)據(jù)分析的專業(yè)性，不斷協(xié)助地理工作從業(yè)者進(jìn)行準(zhǔn)確的思考和判斷，將數(shù)字化、智能化的城市建設(shè)方案以生動、直觀的方式加以呈現(xiàn)[6]。其次，在城市地下空間資源的應(yīng)用設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，地理信息系統(tǒng)以其獨(dú)特的信息化、多元化實(shí)施形式對城市中曾經(jīng)閑置的部分空間進(jìn)行二次利用，使民眾傾向于對城市地下空間合理性的支持，進(jìn)一步明確了如何以創(chuàng)新型城市規(guī)劃與建設(shè)方案助力城市的可持續(xù)發(fā)展。再次，地理信息系統(tǒng)結(jié)合了最新的國土空間使用法規(guī)對具有地下空間資源的城市進(jìn)行周密的計(jì)劃，使可利用的空間資源實(shí)現(xiàn)效益最大化，進(jìn)而增強(qiáng)了城市地下空間規(guī)劃的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在空間的規(guī)劃中，地理信息系統(tǒng)可以對調(diào)研數(shù)據(jù)作出準(zhǔn)確的解讀，使從業(yè)者了解到動態(tài)地理信息對于空間規(guī)劃的重要性。

3.2 嵌入式地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用

在進(jìn)行城市地下空間的規(guī)劃建設(shè)前期籌備階段，嵌入式地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用是必不可少的環(huán)節(jié)，它將間接地對城市地下空間作出精準(zhǔn)分析和統(tǒng)籌安排，這是由它的自身特點(diǎn)所決定的。由于嵌入式地理信息系統(tǒng)可以為從業(yè)者提供非常精確的定位、導(dǎo)航服務(wù)外，還可以憑借面積小、重量輕、能耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、安全系數(shù)高等無可比擬的優(yōu)勢被選作地下空間規(guī)劃方案的可操作性項(xiàng)目。在對城市前期規(guī)劃的準(zhǔn)備過程中，需要嵌入式地理信息系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果，以便在形成科學(xué)規(guī)范方案的基礎(chǔ)上對具體地理環(huán)境進(jìn)行勘察。如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐牡叵驴臻g不具備開發(fā)利用的條件時(shí)，如地基不牢固、地面附著物較多、地面承載力較弱等情況出現(xiàn)后，就要及時(shí)更換空間利用方案。嵌入式地理信息系統(tǒng)在此時(shí)便可派上用場，在地塊選擇、地形分析、方案設(shè)計(jì)的步驟中發(fā)揮它的優(yōu)勢化作用，積極營造適合地下空間規(guī)劃的良好氛圍，進(jìn)一步助推城市空間可視化發(fā)展。此外，為了獲得優(yōu)質(zhì)的城市地下空間影像資源，嵌入式地理信息系統(tǒng)可以深入地下進(jìn)行輔助拍攝、影像回傳及綜合存儲的方案實(shí)施計(jì)劃，從源頭上確保了城市地下空間規(guī)劃的順利實(shí)施。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對城市地下空間的輔助應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對城市地下空間的輔助作用主要表現(xiàn)為以大面積的地下空間為主導(dǎo)，積極開發(fā)豐富的城市資源，進(jìn)而推動地圖測繪、制圖邁向精準(zhǔn)化。眾所周知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其龐大的數(shù)字化影像成像系統(tǒng)高度還原了城市地下空間的真實(shí)場景，對于有條件建設(shè)區(qū)、不可建設(shè)區(qū)、中間建設(shè)區(qū)等地塊形態(tài)作出個性化的城市規(guī)劃方案定制。對于具備地下規(guī)劃建設(shè)條件的城市而言，可以在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下充分依照相關(guān)的規(guī)章制度進(jìn)行合理統(tǒng)籌；對于不具備地下空間規(guī)劃的城市而言，可以通過地理信息的整合為城市規(guī)劃提供有效的備用方案；對于城市地下空間的規(guī)劃方案而言，只有依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為可靠性規(guī)劃技術(shù)，對城市地下空間進(jìn)行規(guī)劃可行性數(shù)據(jù)分析，使城市建設(shè)的專家、學(xué)者依據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)而準(zhǔn)確的規(guī)劃預(yù)備工作。另外，可以將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到城市地下空間的統(tǒng)計(jì)和開發(fā)中，將具有明顯地下空間的城市納入到智慧城市的綜合治理體系中，不斷強(qiáng)化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際作用。

3.4 地理信息技術(shù)與地下空間資源的具體應(yīng)用

地理信息技術(shù)實(shí)施過程中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，可以通過全站儀等精密測量儀器獲得。也可以通過數(shù)字化信息處理設(shè)備，如掃描儀等電子儀器對地下空間資源利用率作出科學(xué)推導(dǎo)，進(jìn)一步帶動地下空間資源的可持續(xù)利用。這些與信息技術(shù)相關(guān)的儀器可以將城市地下目標(biāo)空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，對于打造城市立體空間應(yīng)用、樹立良好城市形象具有重要的指導(dǎo)作用。在地下空間資源的具體應(yīng)用方面，地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建有利于地理信息數(shù)據(jù)的規(guī)范運(yùn)行，還需要借助靈活的地理信息處理工具來營造科學(xué)合理的地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)可以使城市地下空間資源的使用得以實(shí)現(xiàn)，也可以增加城市地下空間的數(shù)量。為了切實(shí)提升地下空間的使用效果，城市規(guī)劃建設(shè)部門可以依托科學(xué)的地下用地方案對城市進(jìn)行依法依規(guī)的重建，不斷提升地理信息技術(shù)在具體應(yīng)用中的作用。將城市地下空間進(jìn)行規(guī)范化安排和構(gòu)建可以應(yīng)對國土空間不足帶來的劣勢，從長遠(yuǎn)角度來看，垂直化空間利用方案會促進(jìn)城市化進(jìn)程。

3.5 基于遙感信息技術(shù)的地下空間規(guī)劃和應(yīng)用

基于遠(yuǎn)程遙感技術(shù)的地理信息技術(shù)一方面可以幫助工作人員進(jìn)行地下空間資源的可循環(huán)利用，另一方面也可以對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行必要的監(jiān)測，這是它的獨(dú)特優(yōu)勢。依靠地理信息系統(tǒng)對當(dāng)?shù)氐淖匀粸?zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行推理演繹可以預(yù)防不可控的次生災(zāi)害發(fā)生，為城市災(zāi)害抵御系統(tǒng)提供切實(shí)可行的數(shù)據(jù)支撐。在規(guī)避自然災(zāi)害、提前預(yù)警、化解風(fēng)險(xiǎn)等方面具有出色的信息預(yù)判機(jī)制，可以科學(xué)地降低自然界中不可抗力所導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害。地理信息系統(tǒng)中的遙感信息技術(shù)在城市地下空間資源的應(yīng)用方面具有權(quán)威性和不可復(fù)制性，一旦地下空間中具有異樣信號的傳達(dá)，遙感信息技術(shù)系統(tǒng)會在第一時(shí)間內(nèi)綜合儀器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來判斷是否有地面塌陷、洪水波動、巖石松動等現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而使地理空間規(guī)劃人員對規(guī)劃方案加以及時(shí)的調(diào)整，將地下空間中潛在的危險(xiǎn)性降至最低。因此，選擇遙感信息技術(shù)對地下空間進(jìn)行統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)運(yùn)用是很有必要的一項(xiàng)城市規(guī)劃舉措，需要認(rèn)真研究當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件后再作出明確的選擇。

4 結(jié)束語

綜上所述，在科技興國宏觀政策的背景下，采用依靠地理信息系統(tǒng)為核心的地下空間資源規(guī)劃方案可以有效地幫助決策部門進(jìn)行制度優(yōu)化。在對城市地下空間進(jìn)行調(diào)整、升級的進(jìn)程中，地理信息系統(tǒng)發(fā)揮了重要的導(dǎo)向作用，為我國的城市建設(shè)、空間利用等作出了必要的指導(dǎo)。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，未來需要地理信息系統(tǒng)在收集信息、數(shù)據(jù)存儲、綜合管控和空間解構(gòu)中起到更為專業(yè)的地理動態(tài)監(jiān)測作用，使規(guī)劃工作從業(yè)人員更加明確應(yīng)如何強(qiáng)化地下空間規(guī)劃中的土地使用效率和使用方式，將地下空間資源在科學(xué)、高效的環(huán)境中獲得良好的使用。因此，在未來的城市地下空間構(gòu)建過程中，務(wù)必將地理信息系統(tǒng)作為科技主導(dǎo)引入到規(guī)劃建設(shè)中來，為高品質(zhì)的城市發(fā)展保駕護(hù)航。